KR20070064201A

KR20070064201A - 가변 밸브 타이밍 장치용 캠

Info

Publication number: KR20070064201A
Application number: KR1020050124869A
Authority: KR
Inventors: 김원섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-20
Also published as: KR101134813B1

Abstract

본 발명은 가변 밸브 타이밍 장치용 캠에 관한 것으로, 기초원부(10)와; 상기 기초원부(10)에 장착되어 반경방향 외측으로 슬라이딩 이동가능한 가변양정부(20)와; 상기 기초원부(10)와 상기 가변양정부(20)를 둘러싸는 밴드형 스프링(30)으로 구성된 캠이 제공된다.

따라서, 캠과 그 구동장치들을 복잡하게 구성할 필요 없는 간단한 구조의 가변 밸브 타이밍 장치를 구성할 수 있게 되어 중량과 비용이 감소된다.

또한, 상기 가변양정부(20)를 오일압으로 연속 가변 조절함으로써 엔진 회전속도에 따라 연속적인 가변 밸브 타이밍의 구현이 가능하여 엔진의 성능(출력 및 연비 향상, 배기가스 저감)이 향상되는 효과가 있다.

Description

가변 밸브 타이밍 장치용 캠{a cam for variable valve timing device}

도 1은 일반 캠의 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 캠의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 캠의 작동전 상태와 작동 상태를 도시한 도면이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 기초원부, 11 : 캠샤프트 삽입홀,

12 : 가변양정부 장착부, 13 : 바닥판,

14 : 고정판, 15 : 오일홀,

20 : 가변양정부, 21 : 호형면,

22 : 삽입홈, 30 : 밴드형 스프링.

본 발명은 자동차 엔진의 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것으로, 특히 자체의 형상이 변화되는 가변 밸브 타이밍 장치용 캠에 관한 것이다.

가변 밸브 타이밍 장치는 엔진 회전속도에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량 조절을 통해 흡배기밸브의 오버랩 타이밍을 제어하여 혼합기 충전량과 잔류 가스량에 대한 조절이 가능하도록 하는 장치로서, 개발업체에 따라 CVVT, VTEC, VANOS, VVTL 등 다양하게 지칭된다.

엔진의 흡배기 타이밍은 캠의 형상과 위상각에 의해 조절되는데, 종래에는 실린더 1개당 형상이 다른 3개의 캠을 장착하거나, 캠축의 위치를 변동시키거나, 3개의 캠과 가변태핏을 사용하거나, 캠팔로워 작동을 변경하는 방식의 가변 밸브 타이밍 장치들이 있었다.

그러나 이러한 경우, 캠의 수가 증가되고 증가된 수의 캠을 작동시키기 위해 부품수가 증가하여 중량이 증가되고 장치 자체가 복잡해져 원가가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 저속과 고속 등 분리된 단계의 단계적인 밸브타이밍 변환만이 가능하고 연속변환(무단변환)이 곤란하다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점들은 모두 캠의 형상이 고정되어 있기 때문에 야기된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 캠의 수가 감소되어 장치 구성을 단순하게 할 수 있고, 저속에서 고속에 이르는 전 영역에 걸쳐 연속적인 밸브 타이밍 변환이 가능하여 보다 효율적인 엔진 흡배기 제어가 가능한 가변 밸브 타이밍 장치를 구성할 수 있도록 된 가변 밸브 타이밍 장치용 캠을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

기초원부와; 상기 기초원부에 장착되어 반경방향 외측으로 슬라이딩 이동가능한 가변양정부와; 상기 기초원부와 상기 가변양정부를 둘러싸는 밴드형 스프링으로 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 캠의 개념도로서, 캠은 기초원부와 이로부터 돌출형성된 노즈(nose)로 이루어져 있으며, 이 노즈의 돌출량을 양정(lift)이라 하고 폭을 로브(robe)라 한다.

본 발명은 상기와 같은 캠에 있어서, 상기 양정(lift)을 가변시킬 수 있도록 된 것에 그 특징이 있다.

상기와 같이 양정 조절이 가능한 가변캠은 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.

도시된 바와 같이, 상기 가변캠은 기초원부(10)와, 이 기초원부(10)에 삽입장착되되 그 삽입 위치가 조절되는 가변양정부(20) 및 상기 기초원부(10)와 상기 가변양정부(20)를 감싸는 밴드형 스프링(30)으로 구성된다.

상기 기초원부(10)는 일반적인 캠의 기초원부와 형상이 동일하되, 캠샤프트에 장착될 수 있도록 중앙에 캠샤프트가 삽입되는 캠샤프트 삽입홀(11)이 형성되어 있다.

또한, 상기 기초원부(10)는 기초원에서 로브(robe)의 양단에 해당되는 지점 으로부터 반경방향 내측으로 절단된 즉, 로브의 폭만큼 부채꼴로 절단되어 가변양정부(20)가 삽입 안착되는 가변양정부 장착부(12)가 형성된다.

이때 상기 가변양정부 장착부(12)는 기초원부(10)의 상기 캠샤프트 삽입홀(11)에 연통되도록 형성되는 것은 아니며, 가변양정부 장착부(12)와 캠샤프트 삽입홀(11)의 사이는 바닥판(13)이 존재하고, 이 바닥판(13)의 중앙에는 반경방향 외측으로 돌출된 부채꼴 형상의 고정판(14)이 형성된다.

그리고, 상기 바닥판(13)의 저면부 즉, 상기 캠샤프트 삽입홀(11) 쪽으로부터 바닥판(13)과 상기 고정판(14)을 관통하는 오일홀(15)이 형성된다.

한편, 상기 가변양정부(20)는 상기 가변양정부 장착부(12)에 정확히 들어맞도록 동일한 형상으로 형성되는데, 기초원과 연결되는 양측 면은 노즈(nose)의 형상으로 돌출 형성되고, 상기 기초원부(10) 내측으로 삽입 안착되는 부분에는 상기 바닥판(13)에 면밀착되는 호형면(21)이 형성되며, 또한 이와 같은 상태로 장착될 때 상기 고정판(14)이 삽입될 수 있도록 삽입홈(22)이 형성된다.

상기의 상태로 기초원부(10)에 가변양정부(20)가 결합된 후, 그 외측부에는 밴드형 스프링(30)이 설치되어 기초원부(10)와 가변양정부(20)의 결합상태를 유지한다.

상기 밴드형 스프링(30)은 추후 설명할 가변양정부(20)의 작동을 가능하게 할 만큼의 신축성과 밸브에 접촉하여 밸브를 반복 작동시키기에 충분한 내구성을 갖는다.

한편, 상기 기초원부(10)의 캠샤프트 삽입홀(11)에는 캠샤프트가 삽입되되, 이 캠샤프트는 내부가 중공(이러한 중공샤프트 구조는 실린더헤드로부터 오일을 공급받아 캠작동부를 윤활하기 위하여 적용되고 있는 관용 기술이다.)으로 되어 있고 상기 기초원부(10)의 오일홀(15)에 일치되는 지점에 오일홀이 형성된다.

이하, 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

본 발명에 따른 가변 캠이 전술한 바와 같은 중공 캠샤프트에 장착되면 다음과 같은 작동이 가능하게 된다.

즉, 상기 오일홀(15)을 통하여 오일이 공급되면 오일이 상기 고정판(14)의 외주면과 가변양정부(20) 삽입홈(22) 상부면(삽입홈 역시 부채꼴 형상임을 고려하면 상부면은 부채꼴 형상의 외주면에 해당되는 부분이다.) 사이로 주입되면서 공간을 확장시키므로 상기 가변양정부(20)를 기초원부(10)의 반경방향 외측으로 밀어내게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 왼쪽 그림의 일반적인 캠 형상에서 오른쪽 그림의 노즈 부분이 기초원 바깥쪽으로 이동하게 되는 것이다. 이때 상기 밴드형 스프링(30)은 오일압에 의해 밀려지는 가변 양정부(20)에 의해 신장된다.

이후, 오일압이 제거되면 상기 밴드형 스프링(30)의 탄성 변형에 의한 복원력에 의하여 상기 가변 양정부(20)가 원위치로 복귀하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 (가변)캠을 사용하면 저속영역에서는 도 3의 왼쪽 그림과 같은 보통의 상태로 작동하여 기본의 캠과 동일한 양정으로 밸브 개폐시기 및 개폐량을 유지하게 된다.

그리고, 엔진이 고속회전영역으로 이동함에 따라 비례하여 도 3의 오른쪽 그 림과 같이 상기 가변양정부(20)가 오일압에 의해 상승함으로써 증가된 양정(lift)에 의하여 밸브의 개폐가 이루어지게 된다.

즉, 캠의 수를 증가시키거나 별도의 추가 구조를 적용하지 않고서도 가변 밸브 리프트를 실현할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 캠의 개수를 추가해야 할 필요가 없으므로 중량이 증가하지 않게 된다.

또한, 캠 자체의 구조에 의해 캠의 양정이 조절됨으로써 복잡한 추가 구조가 필요 없어 이 또한 중량 증가 방지의 효과가 있다.

또한, 유압에 의해 엔진 운전 속도에 비례하여 캠의 양정 조절이 가능하므로 저속영역에서 고속영역에 이르기까지 연속적인 밸브 타이밍 가변이 가능하다.

더불어, 상기와 같이 연속적인 밸브 타이밍 제어가 가능함으로써 다양한 상황에 대한 흡/배기량 조절이 이루어져 엔진 성능(출력향상, 연비향상, 배기가스 감소)이 향상되는 효과가 있다.

Claims

기초원부(10)와;

상기 기초원부(10)에 장착되어 반경방향 외측으로 슬라이딩 이동가능한 가변양정부(20)와;

상기 기초원부(10)와 상기 가변양정부(20)를 둘러싸는 밴드형 스프링(30)으로 구성된 가변 밸브 타이밍 장치용 캠.
제 1항에 있어서, 상기 기초원부(10)에는 부채꼴형상의 가변양정부 장착부(12)가 형성되고, 상기 가변양정부 장착부(12)의 바닥판(13)에는 반경방향으로 돌출된 고정판(14)이 형성되며, 상기 가변양정부(20)는 상기 가변양정부 장착부(12)와 동일한 부채꼴 형상으로 형성되고, 상기 고정판(14)이 삽입되는 삽입홈(22)이 형성되며, 상기 기초원부(10)의 중앙에 형성된 캠샤프트삽입홀(11)로부터 상기 바닥판(13)과 고정판(14)을 관통하는 오일홀(15)이 형성된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치용 캠.